互花米草入侵對漳江口紅樹林生態(tài)系統(tǒng)土壤和植物氮庫的影響.pdf

1、生物入侵是世界各國共同面臨的生態(tài)問題，不僅對本地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性造成威脅，而且潛在的改變的了被入侵生態(tài)系統(tǒng)的物理特性和生態(tài)過程。濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)有較為充足的外源輸入，但其初級生產(chǎn)力一般仍受到氮資源的限制，因此外來種積累生物量所采取的氮利用策略對其入侵成功十分關(guān)鍵。除海南省外我國沿海紅樹林分布區(qū)都已有互花米草侵占大量灘涂，對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性造成影響，但目前對互花米草入侵如何影響紅樹林生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)的研究仍較為欠缺。本文以福建省

2、漳江口國家級紅樹林保護(hù)區(qū)內(nèi)的本地紅樹桐花樹(Aegiceras corniculatum)群落和入侵草本植物互花米草（Spartina alterniflora）群落為研究對象，通過比較兩個(gè)群落中的土壤各形態(tài)氮庫、土壤供氮能力以及植物總氮庫，分析了互花米草入侵對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)的影響;運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析各土壤性質(zhì)分布的空間格局，探究土壤性質(zhì)異質(zhì)性來源，并據(jù)此推斷互花米草的生態(tài)系統(tǒng)工程師作用是維持其高生產(chǎn)力所需額外氮源的來源機(jī)制之一

3、。主要結(jié)論和結(jié)果如下:
　　1.互花米草入侵未改變紅樹林土壤的總氮庫、無機(jī)氮庫和有機(jī)氮礦化速率。土壤總氮不同群落間和不同月份間均沒有顯著差異;除2011年4月互花米草群落(560.83±380.06mg N m-2)明顯高于桐花樹群落(255.60±58.60 mg N m-2)外，銨態(tài)氮庫互花米草群落與桐花樹群落均無明顯差異，兩個(gè)群落的銨態(tài)氮庫在1月最低(互花米草群落37.72±11.10 mg N m-2，桐花樹群落19.51

4、±23.61 mg Nm-2)，10月最高(互花米草群落735.67±189.44 mg N m-2，桐花樹群落755.71±100.34 mg N m-2)，約為1月份的26倍;兩個(gè)群落的硝態(tài)氮庫四次采樣結(jié)果均沒有顯著差異，但庫容隨時(shí)間變化規(guī)律與銨態(tài)氮庫不同，1月份最低（互花米草群落39.16±11.18 mg N m-2，桐花樹群落40.01±13.93 mg N m-2），4月(互花米草群落233.46±107.99 mg N m

5、-2，桐花樹群落260.45±94.11 mg N m-2)和7月（互花米草群落165.46±177.85 mg N m-2，桐花樹群落177.31±124.73 mg N m-2）含量較高，10月又下降至同1月份相同水平;除1月份外，兩個(gè)群落的銨態(tài)氮庫都明顯高于硝態(tài)氮庫，尤其10月份，銨態(tài)氮庫約為硝態(tài)氮庫的18倍;互花米草群落、桐花樹群落和光灘凈氨化作用分別是:30.53±17.70 mg N m-2t-1、37.03±40.54 m

6、g N m-2t-1和39.80±13.65 mg N m-2t-1，相互間均沒有顯著差異，凈硝化作用分另為-0.17±0.13 mg N m-2t-1，-0.05±0.61 mg N m-2t-1和-3.50±3.08 mg Nm-2t-1，三者間同樣沒有顯著差異;三個(gè)群落表層土壤有機(jī)氮礦化過程主要是氨化作用，不存在凈硝化過程，取而代之的是速率較低的反硝化過程。
　　2.互花米草生物量的積累速率遠(yuǎn)高于桐花樹。互花米草地上部分（葉

7、+葉鞘）生產(chǎn)力(3562.0±672.5 g m-2)顯著高于桐花樹地上部分（凋落物+枝葉生長量）(1591.5±309.6 g m-2)，約為其2倍，互花米草地下部分（地下根狀莖+根）生產(chǎn)力(4192.7±2036.6 g m-2)同樣顯著高于桐花樹地下部分(1591.5±309.6 g m-2);互花米草的單位面積年需氮量(116.9±25.5 g m-2)顯著高于桐花樹(28.8±5.6gm-2)，前者約為后者的4倍。以上結(jié)果表明

8、互花米草入侵并沒有改變本地生態(tài)系統(tǒng)的土壤氮庫和有機(jī)氮礦化速率，但在生長過程中需要獲取遠(yuǎn)高于桐花樹的氮素，所以互花米草群落有外源性氮的補(bǔ)充。
　　3.通過地統(tǒng)計(jì)學(xué)采樣設(shè)計(jì)得出的結(jié)果是:互花米草群落土壤銨態(tài)氮庫（239.05±359.16 mg N m-2）顯著高于桐花樹群落(98.84±88.67 mg N m-2)，互花米草群落硝態(tài)氮、鹽度、pH和含水率等土壤性質(zhì)的異質(zhì)性均小于桐花樹群落;互花米草群落中具有明顯的銨態(tài)氮熱點(diǎn)，其中最

9、高點(diǎn)銨態(tài)氮濃度(2354.4 mg Nm-2)是平均值(239.05±359.16mg N m-2)的10倍。產(chǎn)生以上結(jié)果的原因可由互花米草的生態(tài)系統(tǒng)工程師作用解釋:土壤表層根系形成致密根墊，對水溶性的土壤性質(zhì)起到平均化、減少異質(zhì)性的作用，而其極高的種群密度改變了群落微地貌，比紅樹植物易截留生活垃圾、小動(dòng)物（蟹、貝類和小魚等）尸體及紅樹胚軸等易分解有機(jī)物質(zhì)，形成銨態(tài)氮熱點(diǎn)?？赡苁蔷S持互花米草高生產(chǎn)力所需的額外氮源重要橫向輸入之一。